gnss卫星布网的基本原则（GNSS导航用的L1L2）

题记：基于位置的定位功能带来了很多价值 - 而不仅仅是室内定位应用。无论是资产跟踪、逐向导航、欺诈预防还是健身，精确定位人、地点或事物的能力现在已成为大多数消费者和商业应用程序的关键部分。

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根据研究公司 QYR 的数据，卫星是实现基于位置的服务 (LBS) 的常用方式，这就是为什么全球 GNSS 芯片市场有望从 2019 年的 27 亿美元增长到 2026 年的近 38 亿美元。在开发基于 GNSS 的解决方案时，设备 OEM、物联网服务提供商和系统设计人员需要仔细考虑他们的频段和星座选择如何直接影响准确性、一致性等。

仅在过去十年中，星座选择显着增加，中国的北斗和欧洲航天局的伽利略加入了美国 GPS 和俄罗斯 GLONASS 全球系统。两个区域卫星定位系统也在 2018 年全面投入运行：日本的准天顶卫星系统 (QZSS) 和印度的 IRNSS/NavIC。

每个星座都有多个信号，每个信号都以自己的频率运行。这种设计最大限度地提高了定位精度，因为接收器可以使用两个频率来最大限度地减少电离层产生的误差。两个频率的信号也增加了当接收器需要信号时信号可用的可能性。一些系统使用第二或第三频率来提供校正数据以进一步提高准确性。为了获得更高的精度，接收器需要从尽可能多的卫星接收信号。

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GNSS 星座类型和频段

全球定位系统(GPS)

几乎所有民用（消费者和企业）接收器都支持 GPS 的 1575.74 MHz 的 L1 信号，其中包括粗略/采集（C/A）码，以及只有授权用户才能访问的加密精度（P(Y)）码.未来，L1 信号将通过 L1C 增强，以增加民用用户的可用性和军事用户的 L1M。

GPS 的 1227.6 MHz 的 L2P(Y) 信号长期以来一直用于精密军事应用。民用用户也可以以“无代码”方式使用它，接收器首先找到 L1 信号，然后使用 L2 信号的一些信息来提高准确性。与 L1 一样，GPS 现代化计划正在添加两个 L2 信号：L2C，它的精度不高，而是一种更强、更慢的信号，旨在用于更具挑战性的环境。接收者无需先接收 L1 即可访问 L2C。另一个新信号 L2M 仅对授权用户可用。

GPS 在 1176.45 MHz 的 L5 信号是为航空安全而开发的。它是 GPS 提供的最先进的民用信号，因为它比 L1 和 L2 的精确码更快，而且功率更高，频率更低。 L5 目前已广泛可用（来自 12 颗卫星），预计将在 2024 年完全可用（24 颗卫星）。

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《GPS-GNSS 天线》

GLONASS（格洛纳斯）

GLONASS 的主要信号，有时称为 G1，位于 L1 附近，频率为 1602 MHz。它在所有现代定位系统中是独一无二的，因为它使用 FDMA 而不是 CDMA，从而削弱了它的准确性。即便如此，民用应用已经成功使用了几十年。

GLONASS L2 (G2) 位于 1246 MHz，也使用 FDMA。计划要求未来的卫星在 GALILEO E5b 旁边以 1201 MHz 的新频率（称为 L3）进行传输。

北斗

北斗 B1 靠近 L1，以 1561.098 MHz 为中心。第二个信号计划直接在 L1 上方，频率为 1589.742 MHz。最新的北斗卫星还包括一个 1575.42 MHz 的信号，与 GPS 的 L1C 几乎相同。

北斗的双频工作频率较低的 B2 为 1207.14 MHz。与现代化的 GPS L2 信号非常相似，较窄的信号是公开可用的，而较宽、更高精度的信号仅对授权用户可用。

与 GALILEO 类似，北斗还有第三个信号 B3，位于 B2 上方，频率为 1268.52 MHz。它有开放的和仅限授权用户的版本。

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《用于弱信号的 GNSS 接收器》

GALILEO （伽利略）

GALILEO 卫星以与 GPS 的 L1 相同的 1575.42 MHz 频率传输 E1 信号。 E1 旨在与此信号和其他附近信号共存。它也与 GPS 的 L1C 非常相似。

虽然 GALILEO 是纯粹的民用系统，但它也有一组信号，称为公共监管服务 (PRS)，专供授权用户使用。一个以 E1 为中心，另一个以 E6 为中心。这些信号的带宽比开放服务信号更宽。

GALILEO 的 E5 信号分为 E5a 和 E5b，每个 20.46 MHz 宽。 E5a 以 1176 MHz 为中心，与 GPS 的 L5 位于同一位置，而 E5b 以 1207 MHz 为中心。它们可以单独使用，也可以一起使用。与 GPS 的 L5 一样，E5 旨在提供更高的精度和更高的可用性。

GALILEO 的 E6 信号以 1278.75 MHz 为中心。 E6 与 QZSS 的 L6 信号位于同一位置并在使用上类似，它为高精度服务传输校正数据，通常用于提供精确单点定位 (PPP)。 E6还提供了更高的数据率，使其成为需要全球、高精度定位的应用的理想选择。

IRNSS/NavIC

IRNSS 有两个信号：一个与 GPS L5 位于 1176.75 MHz，另一个位于 2492.028 MHz。后一种信号（在 S 波段中）目前在定位系统中是独一无二的。接收器可以使用 L5 信号——连同 L1 频段中的 GPS、GALILEO、BDS 或 GLONASS 信号——来提供双频操作的好处。两个信号可以独立使用以提供单频位置。

NavIC 系统还计划传输覆盖区域的电离层校正数据，从而提高准确性。

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《蜂窝网络中基于位置的服务：从 GSM 到 5G NR》

QZSS

QZSS 有四个信号。三个与 L1、L2 和 L5 的 GPS 几乎相同，而第四个是 L6 的新信号（与 E6 位于同一位置），频率为 1278.75 MHz。与 GALILEO 的 E6 一样，L6（也称为 LEX）信号以更快的速度提供数据，从而能够分发新型数据。这现在被用于提供免费、开放的校正数据，允许该地区的免费 PPP，以前只能通过订阅 L 波段服务获得。

典型的接收器组合

过去，双频接收器可能只是一个可以同时接收 GPS 和 GLONASS L1 的接收器。今天，这种级别的功能是意料之中的，因此现代“单频”接收器通常支持 GPS L1、GLONASS L1 和北斗 B1，这实际上是三个不同的频率。许多现代接收机也支持 GALILEO E1。

为了满足对更高准确度和更稳健定位性能的需求，真正的多频段接收器正变得越来越普遍。它们集成了至少一个与 L1/B1/E1 频段集“显着不同”的频率。在过去，这通常意味着严格支持 GPS L1、GPS L2P(Y)（无论是否无代码），也许还有 GLONASS L1。现代多频段接收器对它们有更高的期望，通常分为以下几类：

商业/工业：

GPS L1C/A、L1C、L2C

GLONASS（格洛纳斯） L1, L2OF

BDS B1（也可能是 B2）

伽利略 E1、E5b

消费者/商业：

GPS L1C/A、L1C、L5

GLONASS（格洛纳斯） L1

北斗 B1

伽利略 E5a

消费者/商业（仅限印度次大陆）：

GPS L1C/A, L1C